Анотація до роботи:

Гордієнко А.В. РОЗРОБКА ІМУННИХ БІОСЕНСОРІВ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ НОНІЛФЕНОЛУ. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.20 – біотехнологія. Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України, Київ, 2008.

Дисертація присвячена розробці імунних біосенсорів для визначення нонілфенолу (НФ) в розчинах. Розроблено, випробувано та запропоновано для практичного використання оптичні імунні біосенсори на основі поверхневого плазмонного резонансу (ППР), еліпсометрії повного внутрішнього відбиття (ЕПВВ) та імуносенсор на основі мікрокалориметра для експресного визначення НФ в розчинах.

Показана можливість визначення НФ за допомогою імуносенсора на основі ППР в „конкурентному” режимі аналізу (з мінімальною границею виявлення 5 нг/мл), „прямим” способом (межа виявлення складає 5 нг/мл за умови попередньої модифікації поверхні), а також способом „донасичення” (границя виявлення якого сягає 1 нг/мл). Час аналізу за допомогою ППР імунного біосенсора складає близько 10 хв. (за умови попередньої підготовки поверхні трансдюсера, включаючи іммобілізацію селективних чутливих структур). Pозроблено і запропоновано імунний біосенсор на основі ЕПВВ і показано, що з його допомогою можна виявляти НФ при концентрації 1,2 нг/мл. Розроблені варіанти імунних біосенсорів за чутливістю відповідають методу ELISA а деякі з них є більш чутливими. Разом з тим, на відміну від останнього вони є експресними, та не потребують використання мічених антитіл. Здійснена розробка інструментального аналітичного засобу – термічного біосенсора, який забезпечує визначення НФ з мінімальною границею виявлення 0,5 мкг/мл, а загальний час аналізу складає приблизно 20-30 хв. Незважаючи на більш низьку чутливість, термобіосенсор є портативним і більш простим у використанні ніж імуносенсори на основі ППР та ЕПВВ, а тому є більш придатним для експрес- аналізу НФ у польових умовах.

1. Нонілфенол відомий як надзвичайно розповсюджений забруднювач навколишнього середовища. Окрім високої токсичності він володіє і естроген-подібною активністю. Проте загальноприйняті методи визначення нонілфенолу є відносно складними і дорогими. Розроблено, досліджено та запропоновано для практичного використання оптичні імунні біосенсори на основі поверхневого плазмонного резонансу і еліпсометрії повного внутрішнього відбиття, а також термічний імуносенсор для експресного визначення нонілфенолу в розчинах.

2. Відпрацьовано варіант „конкурентного” методу ELISA з мінімальним рівнем виявлення нонілфенолу на рівні 20 нг/мл і робочим діапазоном обумовлених концентрацій 50-1000 нг/мл.

3. Показано, що, використовуючи імунний біосенсор на основі поверхневого плазмонного резонансу, можна проводити визначення нонілфенолу при постановці „прямого” варіанту аналізу з межею виявлення 80 нг/мл і робочим діапазоном концентрацій в межах 100-2000 нг/мл. Продемонстрована можливість визначення концентрації нонілфенолу імунним біосенсором на основі поверхневого плазмонного резонансу в режимі ,,конкурентного'' аналізу з межею виявлення 5 нг/мл і робочим діапазоном концентрацій 5-1000 нг/мл. При виконанні аналізу в режимі ,,донасичення'' межа виявлення складає 1 нг/мл, а робочий діапазон імунного біосенсора лежить в діапазоні 1-1000 нг/мл.

4. Встановлено, що при „прямому” варіанті аналізу нонілфенолу за допомогою імунного біосенсора на основі поверхневого плазмонного резонансу покращується стабільність його відгуку та чутливість, а межа виявлення становить 5 нг/мл при попередній модифікації поверхні трансдюсера за допомогою додекантіолу та білку А із Staphylococcus aureus. В режимі ,,конкурентного'' аналізу або в режимі ,,донасичення'' жодна із запропонованих модифікацій не призводила до підвищення їх чутливості. Створення поліелектролітних додаткових шарів на поверхні біосенсора сприяло отриманню більш стабільних результатів, ніж у випадку проведення аналізу на немодифікованій поверхні.

5. Відпрацьовано методику детекції нонілфенолу за допомогою імунного біосенсора на основі еліпсометрії повного внутрішнього відбиття та продемонстровано, що межа виявлення складає 1,2 нг/мл.

6. Показана принципова можливість визначення нонілфенолу в розчинах за допомогою термобіосенсора на основі диференціації теплового потоку з межею виявлення 0,5 мкг/мл.

7. Таким чином, розроблені варіанти імунних біосенсорів для визначення нонілфенолу на основі поверхневого плазмонного резонансу та еліпсометрії повного внутрішнього відбиття можуть бути рекомендовані для використання в лабораторних умовах. Тоді як термобіосенсор, незважаючи на його меншу чутливість, є портативним та більш простим у використанні ніж інші варіанти розроблених імуносенсорів, а тому є придатним для проведення експрес- аналізу у польових умовах.

Публікації автора:

1. Стародуб Н.Ф, Пивень Н.В., Демченко (Гордиенко) А.В., Гончарик А.В., Орлова Е.Е., Бураковский А.И., Мартьянов А.А., Жердев А.В., Дзантиев Б.Б. Иммуно-ферментный анализ неионных поверхностно активных веществ в воде // Укр. біохім. журн. – 2005. –Т. 77, №6. – С. 116–121.

2. Стародуб Н.Ф., Демченко (Гордиенко) А.В., Пивень Н.В., Гончарик А.В.,Орлова Е.Е., Бураковский А.И., Мартьянов А.А., Жердев А.В., Дзантиев Б.Б. Разработка новых методов контроля качества воды// Химия и технол. воды. – 2005. – Т. 27, №6. – C. 591–599.

3. Starodub N.F., Pirogova L.V., Demchenko (Gordiienko) A., Nabok A.V. Antibody Immobilisation on the Metal and Silicon Surfaces. The Use of Self-Assembled Layers and Specific Receptors// Bioelectrochem. – 2005. – Vol 66, № 1-2. – Р. 111-115.

4. Демченко (Гордієнко) А.В., Стародуб М.Ф., Модифікація поверхні імунного біосенсора на основі поверхневого плазмонного резонансу при аналізі нонілфенолу// Біополімери і клітина. – 2007. – Т. 23, №2. – С. 143-147.

5. Nabok A., Tsargorodskaya A., Holloway A., Starodub N.F., Demchenko (Gordiienko) A. Specific binding of large aggregates of amphiphilic molecules to the respective antibodies// Langmuir. – 2007. – Vol. 23, №16. – P. 8485-8490.

6. Demchenko (Gordiienko) A.V., Mel'nik V.G., Starodub N.F. Thermal biosensor for detecting nonylphenol in the environment// Укр. біохім. журн. – 2007. – Т.79, №5.– С. – 212–315.

7. Starodub N.F., Nabok A.V., Tsargorodskaya A., Kukla O.V., Demchenko (Gordiienko) A.V., Gojster O., Kanjuk M.I. Optical And Electrochemical Biosensors For Express Control Of Drinking Water, Food And Feed Quality// International Conference Biosensing and Biodynamics: From Basics to Applications. – Bucharest (Romania), 2006. – P. 17-18.

8. Starodub N.F., Nabok A.V., Tsargorodskaya A., Demchenko (Gordiienko) A.V., GojsterO. Optical biosensors for the registration of some pesticides, mycotoxins and endocrine disrupting substances in environmental objects//84 ICB Seminar Biochemical sensing - utilisation of micro- and nanotechnologies. – Warsaw, 2005. – Р.30.

9. Демченко (Гордиенко) А.В., Стародуб Н.Ф. Разработка оптического иммунного сенсора на основе поверхностного плазмонного резонанса для определения нонилфенола// Международная молодежная конференция «Биология – наука ХХI века». – Пущино, 2006. – С. 366.

10. Демченко (Гордієнко) А.В., Стародуб Н.Ф. Визначення нонілфенолу в розчинах за допомогою імунного термобіосенсора та оптичного імуносенсора на основі поверхневого плазмонного резонансу// IX Український біохімічний з’їзд. – Харків, 2006. – Т. 2. – С. 147.

11. Starodub N.F., Gojster O.V., Demchenko (Gordiienko) A.V., Pirogova L., Mel’nikV.G., Kal’chenko V.I., Kukla A.L. Biosensors and nanostructures: theoretical and practical aspects// Ukrainian – German Symposium on Nanobiotechnology. – Kyiv, 2006. – P. 146.

12. Демченко (Гордієнко) А.В., Стародуб М.Ф. Визначення нонілфенолу за допомогою оптичних імунних біосенсорів// Міжнародна наук. конф. „Молодь та поступ біології”. – Львів, 2007. – С. 47-48.